DMPKの発現と局在

DMの病態とDMPK遺伝子におけるトリヌクレオチドリピートの伸長との関係を初期に理解するための取り組みには、患者組織におけるDMPK mRNAレベルの解析が含まれます。これらの研究のほとんどは、DM1変異が総DMPK mRNAの減少を引き起こすことを発見しています。mRNAデータに基づき、DM被験者の心臓および心臓内のDMPKタンパク質含有量が低い骨格筋が見出されました。DM1患者の骨格筋では、DMPK濃度が約50%まで減少しており、このタンパク質の減少はCTGリピート長とは無関係であるように見えました。これらの研究は、不十分なハプロタイプ機能が疾患発現の潜在的なメカニズムであり、変異アレルのDMPK発現が大きく減少し、非影響アレルの正常な発現も大きく減少することを示しています。DMPK組織の発現パターンについては、in situハイブリダイゼーション解析により、DMPK mRNAが骨格筋、心臓、平滑筋、骨、精巣、下垂体、脳、眼、皮膚、胸腺、肺、腸上皮、軟骨および肝臓を含む一連の成体マウス組織で発現していることが示されました。卵巣、膵臓、腎臓ではDMPK mRNAは検出されませんでした。発生中のマウス胚では、DMPK mRNAは主に肺および腸の骨格構造、心筋のすべての主要な筋肉、筋肉、平滑筋で検出されます。

DMPKの構造と活性

DMPKを含む系統樹には、ROCK（Rhoキナーゼとしても知られる）も含まれており、これは元々RhoAによって誘導されるストレスファイバーおよびフォーカルプラークの作用を介してミオシン軽鎖（MLC）の形成を媒介するものとして記載されました。細胞分裂制御タンパク質42（Cdc42）結合キナーゼ（MRCK）およびグレープフルーツキナーゼはDMPKと関連しています。通常、これらのキナーゼは、アミノ末端のキナーゼドメインに続いて、コイルドコイル形成領域の可能性がある部分、そしてカルボキシ末端に別の機能モチーフを持っています。

DMPKの標的

DMPKは、リン酸受容部位の上流にアルギニン残基（セリンまたはスレオニン）を持ち、続いて疎水性残基（ロイシンまたはバリン）、さらにもう一つのアルギニンのペプチド基を持つことを好みます。このコンセンサスモチーフ -RxxS/TL/VR- は、上流および下流に塩基性残基を持つことを好むPKCや、下流に疎水性残基を好むCaMK IIおよびホスホリラーゼキナーゼとの類似性があります。したがって、DMPKのリン酸化モチーフは重複しているように見えますが、従来記載されているキナーゼクラスとは異なります。約35種類の合成ペプチドライブラリーをスクリーニングした結果、最適なDMPK基質配列は、リン酸受容体のN末端の異なる位置に3～4個のアルギニン（またはリジン）残基を含むべきであることが示されました。両方の研究で、Ser/Thrリン酸受容体の-2位置に正電荷アミノ酸、+1位置に疎水性残基を持つ最小のDMPK基質コンセンサスモチーフが同定されています。

DMPKの機能

1. 骨格筋の完全性

DMPKは主に骨格筋および心筋で発現しています。骨格筋では、DMPK遺伝子は、保存されたMyoD応答性Eボックスを持つ第一イントロン内のエンハンサーエレメントと協調して機能する低レベルプロモーターを含みます。L6E9およびC2C12筋細胞では、DMPKの発現は典型的な筋原性経路（すなわち、ホスファチジルイノシトール3キナーゼ、核因子B、一酸化窒素合成酵素、p38マイトジェン活性化プロテインキナーゼ）を介してアップレギュレートされ、DMPKの機能的意義を支持しています。

2. ミオシンホスファターゼ標的サブユニット

DMPKは、in vitroでミオシンホスファターゼ標的サブユニット（MYPT1）のC末端ドメインをRho-キナーゼと同様の方法でリン酸化し、このリン酸化はMYPT1のホスファターゼ活性を阻害します。ミオシンホスファターゼの阻害の結果、ミオシン軽鎖のリン酸化レベルが上昇し、これが平滑筋でのCa2+感受性の増加や、非筋細胞での細胞骨格再編成（ストレスファイバーおよびフォーカルアドヒージョンの増加）につながります。DMPKノックアウトおよびDMPK過剰発現マウスにおけるMYPT1のリン酸化状態および活性に関するさらなる研究は、細胞骨格再編成におけるDMPKの役割の理解に役立つ可能性があります。

3. 細胞代謝

DMPKは筋肉で高発現しており、これはインスリン依存性のグルコース代謝調節の主要な標的組織です[68]。我々は最近、dmpk−/−マウスが心筋および骨格筋でインスリン感受性の低下を示す一方、DMPKが検出されない脂肪組織および肝臓では正常なインスリンシグナル伝達を示すことを明らかにしました[69]。dmpk−/−マウスは、筋肉でのインスリン誘導性グルコース取り込みおよびGLUT4トランスロケーションが障害されています。dmpk−/−マウスの代謝変化は、グルコース不耐性および摂食時の循環インスリンおよび脂質レベルの上昇として反映されます。DM1患者で観察されるように、dmpk−/−マウスはグルコース耐性試験で野生型マウスよりも高い血漿インスリン濃度を示します。

参考文献

1. Kaliman P; et al. 筋強直性ジストロフィー蛋白キナーゼ（DMPK）と筋強直性ジストロフィー1型の病因におけるその役割。Cellular Signalling, 2008, 20(11):1935-1941.